DE102018114076B4 - LED-Lichtquelle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine LED-Lichtquelle, welche beispielsweise in einem Direct-Lit-Display verwendet werden kann. Die LED-Lichtquelle umfasst einen Halter (10), mindestens einen LED-Chip (11), eine Anti-Vulkanisationsstruktur (12), eine Lichtanregungsstruktur (13), eine Kapselstruktur (14) und eine Schutzstruktur (15), wobei der Halter (10) eine obere Seite (101) aufweist, die einen lichtemittierenden Bereich (A) bildet, wobei die obere Seite (101) des Halters (10) eine vertiefte Montagefläche (102) besitzt, wobei der LED-Chip (11) durch eine Flip-Chip-Montage oder durch das Drahtbonden auf der Bodenfläche der Montagefläche (102) angeordnet ist, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur (12) kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche aller Metallmaterialien gebildet ist, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) mindestens ein fluoreszierendes Pulver besitzt, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält und in dem Halter (10) angeordnet ist, wobei die Kapselstruktur (14) in dem Halter (10) angeordnet ist und zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur (13) und des LED-Chips (11) in dem Halter (10) dient, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur (12) die Reflexionsschicht (1021) und den LED-Chip (11) isoliert, damit sie mit der Kapselstruktur (14) nicht direkt in Kontakt stehen, wobei die Kapselstruktur (14) durch organisches Silizium gebildet ist und einen Platinkatalysator enthält, und wobei die Schutzstruktur (15) durch Dispersion auf dem Halter (10) angeordnet ist und die Kapselstruktur (14) bedeckt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Leuchtdiode, insbesondere eine LED-Lichtquelle, die eine bessere Kapselung und eine ausgezeichnete Schutzwirkung vor Feuchtigkeit, Sauerstoff und Schwefel besitzt.
  • Stand der Technik
  • Im Stand der Technik finden Leuchtdioden (nachfolgend als LED) zahlreiche Anwendungen. Die Hersteller setzen ununterbrochen Verbesserung, Forschung und Entwicklung fort, um die Effizienz und die Lebensdauer der Leuchtdioden zu erhöhen.
  • Eine herkömmliche Leuchtdiode 9 weist einen LED-Chip 91 auf, der in einem Halter 90 angeordnet ist und mit dem Leuchtstoff 92 von dem Kapselmaterial 93 eingekapselt wird, wodurch eine Lichtquelle für Beleuchtung oder Anzeige gebildet ist. Das Licht des Chips und das Licht des erregten Leuchtstoffs werden gemischt, wodurch ein Licht mit gewünschter Farbe, z.B. weißer Farbe, erhalten wird. Wie es in 11 dargestellt ist, wird der Leuchtstoff je nach der Lichtfarbe gewählt. Eine LED-Lichtquelle für eine Anzeige verwendet üblicherweise den Leuchtstoff mit kleinerer Halbwellenbreite, um die Farbreinheit des Displays zu verbessern und einen breiteren Farbumfang zu erhalten.
  • Unabhängig von dem Anwendungszweck sind für LED-Farbtemperatur, Farbwiedergabekoeffizient, Farbraum/Farbsättigung und Lichthelligkeit bestimmte Spezifikationen festgelegt. Daher entwickeln die Hersteller alle entsprechend den Anforderungen die Leuchtdioden, um Leuchtdioden mit besserem Wirkungsgrad anzubieten. In der Patentschrift TW 1453957 B der Republik China (Taiwan) wird eine Kapsel aus Glas beschrieben, die von dem LED-Chip einen Abstand hat, um eine LED-Lichtquelle mit besserem Wirkungsgrad anzubieten. In der Patentschrift TW I586001 B der Republik China (Taiwan) wird eine Kapsel für eine UV-Leuchtdiode ohne Leuchtstoff beschrieben. Diese Kapsel ist aus UVbeständigem und anorganischem Material hergestellt, so dass das UV-Licht eine hohe Reflexion, eine gute Leistung und niedrige Kosten aufweist.
  • Bei einem Leuchtstoff für Leuchtdioden werden üblicherweise Metallionen als Aktivator verwendet. Die Metallionen können leicht durch den Kontakt mit Feuchtigkeit oxidiert werden. Dadurch wird die ionische Valenz geändert, so dass das Fluoreszenzpulver nicht erregt werden kann, z.B. von Eu2+ zu Eu3+. Wenn die ionische Valenz nicht korrekt ist oder das Quantenpunktmaterial mit Wasser und Sauerstoff reagiert, wird die Nanometer-Struktur in eine Mikrometer-Struktur umgewandelt, so dass der Leuchtstoff nicht erregt werden kann und somit kein Licht erzeugt.
  • Neben dem oben genannten Problem kann der eingekapselte Leuchtstoff zu einer Schwärzung der Metallmaterialien der Leuchtdioden führen, wodurch die Funktion der Lichtreflexion verloren wird, so dass die Helligkeit des Lichts der Leuchtdiode reduziert wird. Das Kapselmaterial kann auch durch den Kontakt mit dem Leuchtstoff eine Katalysatorvergiftung verursachen. Beim Härten des Kapselmaterials wird das Katalysatorgift zusammen mit dem Kapselmaterial verflüchtigt, so dass das Kapselmaterial vergiftet und nicht vollständig gehärtet wird. Dieses Problem wird bislang nicht gelöst.
  • Aus diesem Grund zielt der Erfinder darauf ab, eine LED-Lichtquelle anzubieten, die das Problem mit der Schwärzung und der Katalysatorvergiftung des Leuchtstoffs bei der Kapselung lösen kann, wodurch die Lichtemission und die Lebensdauer der Leuchtdiode erhöht werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine LED-Lichtquelle zu schaffen, die die Katalysatorvergiftung und die Vulkanisation des Leuchtstoffs bei der Kapselung vermeiden kann, wodurch die Produktausbeute und Zuverlässigkeit der LED-Lichtquelle erhöht werden, so dass die LED-Lichtquelle einen besseren Wirkungsgrad der Lichtemission besitzt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße LED-Lichtquelle mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst, welche umfasst:
    • einen Halter, der eine obere Seite aufweist, die einen lichtemittierenden Bereich bildet, wobei die obere Seite des Halters eine vertiefte Montagefläche besitzt, auf der eine Reflexionsschicht ausgebildet ist,
    • mindestens einen LED-Chip, der durch eine Flip-Chip-Montage auf einer Bodenfläche der Montagefläche angeordnet ist,
    • eine Anti-Vulkanisationsstruktur, die kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht und des LED-Chips ausgebildet ist,
    • eine Lichtanregungsstruktur, die mindestens ein fluoreszierendes Pulver besitzt, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält und in dem Halter angeordnet ist,
    • eine Kapselstruktur, die in dem Halter angeordnet ist und zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur und des LED-Chips in dem Halter dient, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur die Reflexionsschicht und den LED-Chip isoliert, damit sie mit der Kapselstruktur nicht direkt in Kontakt stehen, wobei die Kapselstruktur durch organisches Silizium gebildet ist und einen Platinkatalysator enthält,
    • und eine Schutzstruktur, die durch Dispersion auf dem Halter angeordnet ist und die Kapselstruktur bedeckt, wobei die Kapselstruktur eine Härte hat, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur ist.
  • Durch die Anti-Vulkanisationsstruktur kann eine Vulkanisation der Metallmaterialien im Halter verhindert werden. Durch die Schutzstruktur kann die LED-Lichtquelle gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff geschützt werden.
  • Wenn die LED-Lichtquelle durch die Flip-Chip-Montage auf der Bodenfläche der Montagefläche angeordnet ist, hat die Kapselstruktur vorzugsweise eine Härte von D40 bis D60, um eine bessere Kapselungswirkung zu erreichen. Die Schutzstruktur hat vorzugsweise eine Härte von D60 bis D80, um einen ausreichenden Schutz gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu erreichen.
  • Diese Aufgabe kann alternativ durch eine erfindungsgemäße LED-Lichtquelle mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst werden, welche umfasst:
    • einen Halter, der eine obere Seite aufweist, die einen lichtemittierenden Bereich bildet, wobei die obere Seite des Halters eine vertiefte Montagefläche besitzt, auf der eine Reflexionsschicht ausgebildet ist,
    • mindestens einen LED-Chip, der durch zwei Bonddrähte auf der Bodenfläche der Montagefläche angeordnet ist,
    • eine Anti-Vulkanisationsstruktur, die kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht, der Bonddrähte und des LED-Chips gebildet ist,
    • eine Lichtanregungsstruktur, die mindestens ein fluoreszierendes Pulver besitzt, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält und in dem Halter angeordnet ist,
    • eine Kapselstruktur, die in dem Halter angeordnet ist und zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur und des LED-Chips in dem Halter dient, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur die Reflexionsschicht, die Bonddrähte und den LED-Chip isoliert, damit sie mit der Kapselstruktur nicht direkt in Kontakt stehen, wobei die Kapselstruktur durch organisches Silizium gebildet ist und einen Platinkatalysator enthält,
    • und eine Schutzstruktur, die durch Dispersion auf dem Halter angeordnet ist und die Kapselstruktur bedeckt, wobei die Kapselstruktur eine Härte hat, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur ist.
  • Durch die Anti-Vulkanisationsstruktur kann eine Vulkanisation der Metallmaterialien im Halter verhindert werden. Durch die Schutzstruktur kann die LED-Lichtquelle gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff geschützt werden.
  • Wenn der LED-Lichtquelle durch zwei Bonddrähte auf der Bodenfläche der Montagefläche angeordnet ist, hat die Kapselstruktur vorzugsweise eine Härte von D20 bis D40, um eine bessere Kapselungswirkung zu erreichen. Die Schutzstruktur hat vorzugsweise eine Härte von D60 bis D80, um einen ausreichenden Schutz gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu erreichen. Die Dicke der Anti-Vulkanisationsstruktur liegt vorzugsweise zwischen 2µm und 10µm. Wenn die Anti-Vulkanisationsstruktur zu dick ist, werden die Bonddrähte aufgrund thermischer Expansion und Kontraktionsspannung beschädigt. Wenn die Anti-Vulkanisationsstruktur zu dünn ist, verliert sie die Funktion zum Schutz der Reflexionsschicht.
  • Die LED-Lichtquelle weist weiter eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln auf, die gleichmäßig in der Schutzstruktur verteilt und aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt sind, um die Gleichmäßigkeit der Lichtfarbverteilung der LED-Lichtquelle zu erhöhen.
  • Vorzugsweise liegt der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel an der Schutzstruktur in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15%, um gleichzeitig eine bessere Gleichmäßigkeit der Lichtfarbverteilung und Helligkeit zu erreichen.
  • Vorzugsweise ist die Schutzstruktur aus organischem Silikon hergestellt, um die Verbindung mit der Kapselstruktur zu erleichtern und den Einfluss der Heterostruktur auf die Lichtemission der LED-Lichtquelle zu vermeiden.
  • Die Schutzstruktur ist durch Dispersion auf der oberen Seite des Halters ausgebildet, wobei die Fläche der Schutzstruktur größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches ist, um die Stützkraft für die Schutzstruktur zu erhöhen. Die Oberseite des Halters kann stufig ausgebildet sein. Der Halter kann aus transparentem Material hergestellt werden, um eine multidirektionale Lichtemission zu erreichen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips zwischen 400nm und 460nm, wobei die Lichtanregungsstruktur ein grünes Fluoreszenzpulver und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver kein Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann, wodurch ein weißes Licht erzeugt wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400 nm und 460 nm, wobei die Lichtanregungsstruktur ein grünes Fluoreszenzpulver und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver auch Schwefel enthält, wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht, wodurch ein weißes Licht erzeugt wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips der LED-Lichtquelle zwischen 400nm und 460nm, wobei die Lichtanregungsstruktur ein grünes Fluoreszenzpulver, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann, und wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht, wodurch ein weißes Licht erzeugt wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von LED-Chips vorgesehen, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet, wobei die Lichtanregungsstruktur ein zweites rotes Fluoreszenzpulver besitzt, wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver Schwefel enthält, wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht, wodurch ein weißes Licht erzeugt wird.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von LED-Chips vorgesehen, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet, wobei die Lichtanregungsstruktur ein erstes rotes Fluoreszenzpulver und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver besitzt, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann, und wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht, wodurch ein weißes Licht erzeugt wird.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung das Problem der Kapselung mit dem Katalysatorgift lösen kann, wodurch die Leuchteffizienz und die Stabilität der Lichtfarbe erhöht werden. Die Schutzstruktur kann die Lichtanregungsstruktur und den LED-Chip vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützen, wenn die Kapselstruktur eine niedrigere Härte hat. Bei der Anwendung der LED-Lichtquelle auf ein Direct-Lit-Display können der Kontrast und die optische Wirkung erhöht werden, so dass die Anzahl der LED-Lichtquellen erheblich reduziert werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 eine perspektivische Darstellung des Halters der Erfindung,
    • 2 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (1),
    • 3 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (2),
    • 4 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (3),
    • 5 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (4),
    • 6 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung (1),
    • 7 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung (2),
    • 8 eine schematische Darstellung der LED-Lichtquelle des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung (3),
    • 9 ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens der LED-Lichtquelle der Erfindung,
    • 10 eine Explosionsdarstellung eines Direct-Lit-Displays mit der LED-Lichtquelle der Erfindung und
    • 11 eine schematische Darstellung der herkömmlichen Leuchtdiode.
  • Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
  • Aus der mehrjährigen Entwicklung und Praxis der LED-Kapselungstechnik ist zu erkennen, dass, wenn das LED-Kapselmaterial mit einem Leuchtstoff mit Katalysatorgift, insbesondere einem Schwefel enthaltenden Leuchtstoff, in einer abgedichteten Hochtemperaturumgebung eingekapselt ist, das Phänomen der Katalysatorvergiftung auftreten kann, so dass, wenn das Kapselmaterial gehärtet wird, das toxische Katalysatormaterial und das Kapselmaterial zusammen verflüchtigt werden, was zu einer Vergiftung des Kapselmaterials durch das Katalysatormaterial und somit zu einer unvollständigen Härtung führt. Das Kapselmaterial kann nicht ausreichend gehärtet werden und somit eine Härte zum Schützen des LED-Chips und des Leuchtstoffs nicht besitzen. Das Phänomen der Katalysatorvergiftung ist noch ernsthafter, wenn Silikon als Kapselmaterial verwendet wird. Jedoch besitzen die Leuchtstoffe, die das Katalysatorgift enthalten, gegenwärtig eine viel geringere spektrale Halbwellenbreite als andere Leuchtstoffe und haben somit eine bessere Farbe. Silikon hat auch eine bessere Wärme- und Feuchtigkeitsbeständigkeit und andere Kapselungseigenschaften für LEDs, um die Lebensdauer der LED effektiv zu verlängern. Aus dem oben genannten Grund liegt die LED-Kapselung bis heute immer noch in einem Dilemma. Auf der anderen Seite trägt der Halter des LED-Chips eine Metallreflexionsschicht, die leicht von Schwefel der LED selbst oder der Umgebung beeinflusst werden kann. Wenn der Schwefel (S) enthaltende Leuchtstoff in der LED durch das Kapselmaterial eingekapselt ist, kann die Metallreflexionsschicht in dem LED-Halter von Schwefel korrodiert werden. Beispielsweise ist die Metallreflexionsschicht durch galvanisiertes Silber gebildet. Das Silber reagiert mit Schwefel zu Silbersulfid. Es gibt drei typische chemische Reaktionen: ① 4Ag + 2H2S + O2 →2Ag2S + 2H2O ② 2Ag + S →Ag2S und ③ Ag2S + 2O2 →Ag2SO4/Ag2O. Da das Silbersulfid nicht leitfähig ist, nimmt der LED-Widerstandswert bei der Vulkanisation allmählich zu, wodurch die elektrischen Eigenschaften der LED beeinflusst werden und was sogar dazu führt, dass die LED nicht leuchten kann. Das Silbersulfid ist ein schwarzer Kristall, der dazu führen kann, dass die Metallreflexionsschicht der LED die Funktion der Lichtreflexion verliert, so dass die Helligkeit der LED-Lichtquelle reduziert wird. Oder während des Kapselungsprozesses dringt Schwefel von der Umgebung in das Innere der LED ein und die oben erwähnte Vulkanisation wird verursacht. Daher leiden die existierenden LED-Produkte alle unter starker Vulkanisation und Katalysatorvergiftung. Diese Probleme können immer noch nicht effektiv gelöst werden. Daher können Hersteller derzeit nur die Verwendung von Schwefel und anderen Materialien, die das Phänomen der Katalysatorvergiftung verursachen, vermeiden und andere Materialien für die LED-Kapselung verwenden. Wenn es notwendig ist, den oben erwähnten Leuchtstoff zu verwenden, können für die Kapselung nur die Materialien, die weniger wahrscheinlich eine Katalysatorvergiftung verursachen, wie UV, Acryl usw., benutzt werden. Obwohl diese Materialien gehärtet werden können, sind sie jedoch nicht beständig zu hohen Temperaturen. Sie können durch die von der LED erzeugte Wärme verfärben und brechen. Die LED-Lichtausbeute wird mit der Zeit rasch abnehmen. Die Produktausbeute und Zuverlässigkeit entsprechen immer noch nicht den Anforderungen.
  • Um das oben genannte Problem zu lösen, schlägt der Erfinder aufgrund von Forschung und Entwicklung in dieser Richtung die folgende LED-Lichtquelle vor. Es wird auf die 1 und 2 Bezug genommen, die eine Querschnittsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung (1) und (2) zeigen. Die LED-Lichtquelle 1 umfasst einen Halter 10, mindestens einen LED-Chip 11, eine Anti-Vulkanisationsstruktur 12, eine Lichtanregungsstruktur 13, eine Kapselstruktur 14 und eine Schutzstruktur 15. Der Halter 10 weist eine obere Seite 101 auf, die einen lichtemittierenden Bereich A bildet. Die obere Seite 101 des Halters 10 besitzt eine vertiefte Montagefläche 102, auf der eine Reflexionsschicht 1021 gebildet ist. Der lichtemittierende Bereich A ist ein umrahmter Bereich der oberen Seite 101 des Halters 10. Die Reflexionsschicht 1021 kann auf der ganzen Montagefläche 102 oder wie erforderlich auf einen Teil der Montagefläche 102 gebildet sein. Vorzugsweise ist die Reflexionsschicht 1021 aus Metallmaterial mit reflektierenden Eigenschaften, wie Silber oder Gold, hergestellt. Der LED-Chip 11 ist durch eine Flip-Chip-Montage auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet. Die Reflexionsschicht 1021 kann vor oder nach der Befestigung des LED-Chips 11 gebildet sein. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 ist kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021 und des LED-Chips 11 ausgebildet, wodurch keine Möglichkeit für die Vulkanisation vorhanden ist. Das kontinuierliche und ununterbrochene Merkmal der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 hat daher ihre Notwendigkeit. Die Lichtanregungsstruktur 13 beinhaltet mindestens ein fluoreszierendes Pulver, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält. Die Lichtanregungsstruktur 13 ist in dem Halter 10 angeordnet. Die Kapselstruktur 14 ist in dem Halter 10 angeordnet und dient zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur 13 und des LED-Chips 11 in dem Halter 10. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 isoliert die Reflexionsschicht 1021 und den LED-Chip 11, damit diese mit der Kapselstruktur 14 nicht direkt in Kontakt stehen. Die Kapselstruktur 14 ist durch organisches Silizium gebildet und enthält einen Platinkatalysator. Die Schutzstruktur 15 ist durch Dispersion auf dem Halter 10 angeordnet und bedeckt die Kapselstruktur 14. Die Kapselstruktur 14 hat eine Härte, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur 15 ist.
  • Die erfindungsgemäße LED-Lichtquelle 1 kann durch die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 das Metallmaterial in dem Halter 10 wirksam vor Schwefel schützen und somit eine Schwärzung vermeiden. In dem LED-Kapselungsprozess und dem Ablagerungsraum kann immer noch Schwefel in der Luft vorhanden sein. In diesem Fall kann die LED-Lichtquelle 1 durch die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 das in die LED-Lichtquelle 1 eindringende Schwefel isolieren, um die Reflexionsschicht 1021 zu schützen. Insbesondere wenn die Lichtanregungsstruktur 13 Schwefel enthält, kann durch die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 eine ausgezeichnete Schutzwirkung erreicht werden. Wenn die Kapselstruktur 14 aufgrund der Wechselwirkung des Platinkatalysators mit Schwefel, Blei oder Phosphor im Kapselungsprozess eine verringerte Härte besitzt, kann die Schutzstruktur 15 verhindern, dass die Kapselstruktur 14 unvollständig gehärtet wird und somit den LED-Chip 11 und die Lichtanregungsstruktur 13 nicht wirksam schützen kann. Ferner kann das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff verhindert werden, um zu vermieden, dass die LED-Lichtquelle 1 unter dem Einfluss von Feuchtigkeit in der Luft oxidiert wird, damit die Produktausbeute und Zuverlässigkeit der LED-Lichtquelle 1 erhöht werden.
  • Damit die LED-Lichtquelle 1 eine multidirektionale Lichtabgabe besitzt, kann der Halter 10 aus einem transparenten Material bestehen. Die Kapselstruktur 14 kann durch Backen unter einer niedrigen Temperatur für eine Stunde gehärtet werden, damit die Kapselstruktur 14 eine geringe Viskosität besitzt, um in einer spezifizierten Härte mit der Schutzstruktur 15 zu verbinden. Die Verwendung einer niedrigeren Backentemperatur verringert auch die Wechselwirkung des Platinkatalysators mit Schwefel, Blei oder Phosphor. Die Schutzstruktur 15 ist vorzugsweise aus organischem Silikon hergestellt, um die Verbindung mit der Kapselstruktur 14 zu erleichtern und den Einfluss der Heterostruktur auf die Lichtemission der LED-Lichtquelle 1 zu vermeiden. Vorzugsweise beträgt der Lichtemissionswinkel der LED-Lichtquelle 1 etwa 130-140 Grad.
  • Insbesondere unterscheidet sich die Schutzstruktur 15 der LED-Lichtquelle 1 von der herkömmlichen Deckplatte dadurch, dass, die Schutzstruktur 15 durch Dispersion ausgebildet ist. Die Schutzstruktur 15 und die Kapselstruktur 14 sind beide ein Kolloid, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen den beiden erhöht wird, so dass eine bessere Lichtausgabewirkung und Schutzwirkung erreicht werden. Mit anderen Worten, die Schutzstruktur 15 ist ein Kolloid. Es wird nicht nach der Formung auf die Kapselstruktur 14 geklebt, sondern durch Dispersion auf die Kapselstruktur 14 aufgebracht und dann gehärtet, so dass die Schutzstruktur dicht mit der Kapselstruktur 14 verbunden ist. Die detaillierten Herstellungsschritte der LED-Lichtquelle 1 werden nachfolgend im Detail beschrieben.
  • Da der LED-Chip 11 durch Flip-Chip-Montage auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet ist, benötigt der LED-Chip 11 kein Drahtbonden. Vorzugsweise hat die Kapselstruktur 14 eine Härte von D40 bis D60, um zu verhindern, dass sich die Kapselstruktur 14 durch eine zu niedrige Härte in einen flüssigen Zustand umwandelt, so dass die Lichtanregungsstruktur 13 nicht reagieren kann. Oder die Kapselstruktur 14 ist zu weich, um die Lichtanregungsstruktur 13 und den LED-Chip 11 einzukapseln. Darüber hinaus gilt, dass je höher die Dichte der Kolloide ist, desto höher sind die Härte und die Beständigkeit gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit. Die Schutzstruktur 15 der LED-Lichtquelle 1 befindet sich an der äußersten Seite der Gesamtstruktur und dient als erstes Element zum Sperren von Sauerstoff und Feuchtigkeit. Die Härte der Schutzstruktur 15 liegt vorzugsweise zwischen D60 und D80, um eine hohe Dichte und eine hohe Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu besitzen.
  • Die LED-Lichtquelle 1 der vorliegenden Erfindung kann die Lichtanregungsstruktur 13, die Schwefel enthält, effektiv einkapseln und besitzt gleichzeitig eine ausgezeichnete Schutzfunktion und eine ausgezeichnete Leuchteffizienz. Da die LED beim anschließenden Löten an einer Leiterplatte verwendet wird, muss sie zuerst den SMTRST (Surface Mount Technology Reflow Soldering Test) bestehen. Wenn die LED in diesem Test stark beschädigt ist, kann die LED nicht verwendet werden. Für die LED-Lichtquelle 1 führte der Erfinder der vorliegenden Erfindung einen SMTRST (Surface Mount Technology Reflow Soldering Test) mit 260 Grad durch. Nach dem Ergebnis besitzt die LED-Lichtquelle 1 der vorliegenden Erfindung eine homogenere Lichtfarbe und Helligkeit und eine bessere Produktzuverlässigkeit. Die experimentellen Ergebnisse und Details werden nachfolgend beschrieben.
  • Im Gebiet der LED-Herstellung ist das Licht der LED je nach Bedarf auf einen Zielfarbrahmen des CIE-Farbvalenz-Koordinatendiagramms beschränkt, um die gewünschte Lichtfarbe zu erreichen. Die Schwankungsgröße in dem Zielfarbrahmen so weit wie möglich zu reduzieren, damit das Licht der LED bei allen Winkeln eine einheitliche Farbe hat, ist eine sehr wichtige Aufgabe der LED-Entwicklung. Mit anderen Worten, die LED muss eine bessere Homogenität der Lichtfarbverteilung besitzen. In der Praxis ist der Bereich des Zielfarbrahmens des Lichtes der LED auf der CIE-x-Achse im Allgemeinen festgelegt. Der Teil, der hauptsächlich eine Lichtfarbabweichung verursacht, ist der Bereich auf der CIE-y-Achse. Wenn der Lichtfarbunterschied auf der CIE-y-Achse effektiv verringert werden kann, kann die Homogenität der Lichtfarbe der LED erheblich verbessert werden. Damit die Lichtfarbe der LED-Lichtquelle 1 eine höhere Homogenität und eine niedrigere Farbabweichung besitzt, weist die LED-Lichtquelle 1 weiter eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln 16 auf, die gleichmäßig in der Schutzstruktur 15 verteilt sind. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 sind aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 können Licht, das durch die Schutzstruktur 15 hindurchgeht, brechen oder reflektieren, so dass die Schutzstruktur 15 den Lichtmischungseffekt erhöhen kann. Die Lichtfarbe der LED-Lichtquelle 1 bei verschiedenen Winkeln kann gleich sein, so dass das Licht homogener ist. Vorzugsweise liegt der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 an der Schutzstruktur 15 in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15%, um zu vermeiden, dass der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu niedrig ist und sich die Lichtfarbe zu stark ändert oder der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu hoch ist und die Helligkeit zu stark reduziert wird. Für unterschiedliche Gewichtsprozentsätze der lichthomogenisierenden Partikel 16 führte der Erfinder auch Lichtfarben- und Helligkeitsmessungen durch. Basierend auf den Ergebnissen kann festgestellt werden, dass die lichthomogenisierenden Partikel 16 die Homogenität des Lichtes der LED-Lichtquelle 1 bei verschiedenen Winkeln weiter erhöhen können. Die Messergebnisse davon werden nachfolgend detailliert beschrieben.
  • 2 zeigt die Struktur der LED-Lichtquelle. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der LED-Chip 11 eine Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Der LED-Chip der LED-Lichtquelle 1 erzeugt nach dem Antrieb ein Licht, das mit dem grünen Licht durch die Erregung des grünen Fluoreszenzpulvers 131 und dem roten Licht durch die Erregung des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 gemischt wird, wodurch ein weißes Licht erhalten wird.
  • Vorzugsweise besteht das grüne Fluoreszenzpulver 131 aus Quantenpunkt-Material, wie CdS und ZnS, oder SrGa2S4:En2+. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 kann in anderen Ausführungsformen auch aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Die Lichtwellenlänge von 400nm bis 460nm ist am besten geeignet für die Lichtanregungsstruktur 13 und entspricht der Lichtfarbnorm bei der Anwendung auf ein Display. Daher verwendet die Erfindung einen LED-Chip 11 mit der Lichtwellenlänge von 400nm bis 460nm um die beste Lichtemission und Lichtausbeute zu erreichen.
  • Es wird auf 1 und 3 Bezug genommen. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung (2). Hierbei liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält auch Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Wenn das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 aus rotem Quantenpunkt-Material besteht, kann das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 ZnS, CdS usw. sein. Durch das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133, die beide Schwefel enthalten, kann die LED-Lichtquelle 1 eine bessere Farbmischungswirkung besitzen. Hierbei bedeckt die Reflexionsschicht 1021 die Montagefläche 102 nicht vollständig. In diesem Fall ist die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 kontinuierlich und ununterbrochen wie in 3 auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021 und des LED-Chips 11 ausgebildet, wodurch die Vulkanisation des Metallmaterials in dem Halter 10 zuverlässig verhindert wird. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 können bei anderen Ausführungsbeispielen aus anderen Materialien bestehen. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 kann aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 kann auch aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Sie sind ebenfalls für die LED-Lichtquelle 1 geeignet.
  • Um zu verhindern, dass die Schutzstruktur 15 mit höherer Härte nach der Dispersion die Kapselstruktur 14 beschädigt, ist die Schutzstruktur 15 auf der oberen Seite 101 des Halters 10 ausgebildet. Die Fläche der Schutzstruktur 15 ist größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches A, wodurch eine Stützkraft für die Schutzstruktur 15 erzeugt wird.
  • Es wird auf 1 und 4 Bezug genommen. 4 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung (3). Hierbei liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 der LED-Lichtquelle 1 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden, wodurch die Leuchteffizienz der LED-Lichtquelle 1 erhöht wird.
  • Das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 können bei anderen Ausführungsbeispielen aus anderen Materialien bestehen. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 kann aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 kann auch aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Sie sind ebenfalls für die LED-Lichtquelle 1 geeignet.
  • Es wird auf 1 und 5 Bezug genommen. 5 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung (4). Die Fläche der Schutzstruktur 15 ist größer als die des lichtemittierenden Bereiches A. Die obere Seite 101 des Halters 10 kann auch stufig ausgebildet sein, um die Schutzstruktur 15 aufzunehmen und zu befestigen, wodurch die Befestigungs- und Stützwirkung erhöht wird, so dass eine Schädigung der Kapselstruktur 14 durch den Druck der Schutzstruktur 15 vermieden wird. Gleichzeitig kann der Dispersionsprozess eine höhere Effizienz besitzen. Hierbei weist die LED-Lichtquelle 1 eine Vielzahl von LED-Chips 11 auf, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des Lichts der LED-Chips und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann ein weißes Licht erhalten werden. Oder die LED-Chips 11 beinhalten, wie es in 5 dargestellt ist, einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden. Wenn die Oberseite 101 des Halters 10 stufig ist, kann der LED-Chip auch eine Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm besitzen. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und/oder ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 kann bei anderen Ausführungsbeispielen aus anderen Materialien bestehen. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 kann aus Quantenpunkt-Material mit Blei oder Phosphor, wie CsPbBr3 oder InP bestehen. Sie sind auch für die LED-Lichtquelle geeignet und können eine bessere Farbmischung erreichen.
  • Es wird auf 1 und 6 Bezug genommen. 6 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (1). Der LED-Chip 11 der LED-Lichtquelle 1 kann neben der Flip-Chip-Montage auch durch Drahtbonden befestigt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfass die LED-Lichtquelle 1 ebenfalls einen Halter 10, mindestens einen LED-Chip 11, eine Anti-Vulkanisationsstruktur 12, eine Lichtanregungsstruktur 13, eine Kapselstruktur 14 und eine Schutzstruktur 15. Der Halter 10 weist eine obere Seite 101 auf, die einen lichtemittierenden Bereich A bildet. Die obere Seite 101 des Halters 10 besitzt eine vertiefte Montagefläche 102, auf der eine Reflexionsschicht 1021 gebildet ist. Der lichtemittierende Bereich A ist ein umrahmter Bereich der oberen Seite 101 des Halters 10, wie es in 1 dargestellt ist. Die Reflexionsschicht 1021 kann auf der ganzen Montagefläche 102 oder wie erforderlich auf einem Teil der Montagefläche 102 ausgebildet sein. Der LED-Chip 11 ist mit zwei Bonddrähten 17 verbunden und auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 ist kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021, der Bondrähte 17 und des LED-Chips 11 ausgebildet, wodurch keine Möglichkeit für die Vulkanisation vorhanden ist. Das kontinuierliche und ununterbrochene Merkmal der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 hat daher ihre Notwendigkeit. Die Lichtanregungsstruktur 13 beinhaltet mindestens ein fluoreszierendes Pulver, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält. Die Lichtanregungsstruktur 13 ist in dem Halter 10 angeordnet. Die Kapselstruktur 14 ist in dem Halter 10 angeordnet und dient zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur 13 und des LED-Chips 11 in dem Halter 10. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 isoliert die Reflexionsschicht 1021 und den LED-Chip 11, damit sie mit der Kapselstruktur 14 nicht direkt in Kontakt stehen. Die Kapselstruktur 14 ist durch organisches Silizium gebildet und enthält einen Platinkatalysator. Die Schutzstruktur 15 ist durch Dispersion auf dem Halter 10 angeordnet und bedeckt die Kapselstruktur 14.
  • Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 kann die Metallmaterialien im Halter 10 effektiv schützen, um einen Einfluss von Schwefel aus der Umgebung oder der Lichtanregungsstruktur oder der gleichen zu verhindern. Die Schutzstruktur 15 kann das Problem lösen, dass die Kapselstruktur 14 unvollständig gehärtet wird und den LED-Chip 11 und die Lichtanregungsstruktur 13 nicht effektiv einkapseln kann. Zudem kann die Schutzstruktur 15 ein Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff verhindern, wodurch die Produktausbeute und Zuverlässigkeit der LED-Lichtquelle erhöht wird. Bei der LED-Lichtquelle 1, bei der Drahtbonden verwendet wird, kann der Halter 10 aus transparentem Material hergestellt werden. Die Schutzstruktur 15 ist vorzugsweise aus organischem Silikon hergestellt, um die Verbindung mit der Kapselstruktur 14 zu erleichtern und den Einfluss der Heterostruktur auf die Lichtemission der LED-Lichtquelle 1 zu vermeiden. Die Kapselstruktur 14 kann durch Backen unter einer niedrigen Temperatur für eine Stunde gehärtet werden, damit die Kapselstruktur 14 eine geringe Viskosität besitzt, um mit einer spezifizierten Härte mit der Schutzstruktur 15 verbunden zu werden. Die übrigen Details sind wie bei dem oben genannten Ausführungsbeispiel.
  • Insbesondere unterscheidet sich die Schutzstruktur 15 der LED-Lichtquelle 1 von der herkömmlichen Deckplatte dadurch, dass, die Schutzstruktur 15 durch Dispersion ausgebildet ist. Die Schutzstruktur 15 und die Kapselstruktur 14 sind beide ein Kolloid, wodurch die Verbindungsfestigkeit zwischen beiden erhöht wird, so dass eine bessere Lichtausgabewirkung und Schutzwirkung erreicht werden kann. Mit anderen Worten, die Schutzstruktur 15 ist ein Kolloid. Es wird nicht nach der Formung auf die Kapselstruktur 14 geklebt, sondern durch Dispersion auf die Kapselstruktur 14 aufgebracht und dann gehärtet, so dass die Schutzstruktur dicht mit der Kapselstruktur 14 verbunden ist.
  • Der LED-Chip 11 ist mit den Bonddrähten 17 verbunden und auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet. Wenn die Härte der Kapselstruktur 14 zu hoch ist, können die Bonddrähte 17 brechen. Daher liegt die Härte der Kapselstruktur 14 vorzugsweise zwischen D20-D40, um einen Bruch der Bonddrähte 17 zu vermeiden. Darüber hinaus gilt, dass je höher die Dichte der Kolloide ist, desto höher sind die Härte und die Beständigkeit gegenüber Sauerstoff und Feuchtigkeit. Die Schutzstruktur 15 der LED-Lichtquelle 1 befindet sich an der äußersten Seite der Gesamtstruktur und dient als erstes Element zum Sperren von Sauerstoff und Feuchtigkeit. Die Härte der Schutzstruktur 15 liegt vorzugsweise zwischen D60 und D80, um eine hohe Dichte und eine hohe Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu besitzen.
  • Da die Härte der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 ungefähr zwischen D70 und D100 liegt, beträgt die Dicke der Goldkugel der Lötverbindung, die durch die Verbindung des LED-Chips 11 mit den Bonddrähten 17 gebildet ist, im Allgemeinen 10µm bis 20µm. Wenn die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 zu dick ist, werden die Bonddrähte 17 aufgrund thermischer Expansion und Kontraktionsspannung beschädigt. Wenn die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 zu dünn ist, verliert sie die Funktion zum Schutz der Reflexionsschicht 1021, so dass die Dicke der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 zwischen 2µm und 10µm liegt.
  • In ähnlicher Weise kann die LED-Lichtquelle 1, deren LED-Chip 11 durch die Bonddrähte 17 angeordnet ist, auch die Lichtanregungsstruktur 13, die die vorstehenden Komponenten enthält, wirksam einkapseln und auch ausgezeichnete Schutzfunktionen aufweisen. Der Vergleich der experimentellen Daten von SMTRST (Surface Mount Technology Reflow Soldering Test) mit 260 Grad der LED-Lichtquelle 1 mit der herkömmlichen LED wird später im Detail beschrieben.
  • Damit die Lichtfarbe der LED-Lichtquelle 1 eine höhere Homogenität und eine niedrigere Farbabweichung besitzt, weist die LED-Lichtquelle 1 weiter eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln 16 auf, die gleichmäßig in der Schutzstruktur 15 verteilt sind. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 sind aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 können Licht, das durch die Schutzstruktur 15 hindurchgeht, brechen oder reflektieren, so dass die Schutzstruktur 15 den Lichtmischungseffekt erhöhen kann. Die Lichtfarbe der LED-Lichtquelle 1 bei verschiedenen Winkeln kann gleich sein, so dass das Licht homogener ist. Vorzugsweise liegt der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 an der Schutzstruktur 15 in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15%, um zu vermeiden, dass der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu niedrig ist und sich die Lichtfarbe zu stark ändert oder der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu hoch ist und die Helligkeit zu stark reduziert wird. Für unterschiedliche Massenanteile der lichthomogenisierenden Partikel 16 führte der Erfinder auch Lichtfarben- und Helligkeitsmessungen durch. Basierend auf den Ergebnissen kann festgestellt werden, dass die lichthomogenisierenden Partikel 16 die Homogenität des Lichtes der LED-Lichtquelle 1 bei verschiedenen Winkeln weiter erhöhen können. Die Messergebnisse davon werden nachfolgend detailliert beschrieben.
  • 6 zeigt die Struktur der LED-Lichtquelle. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt der LED-Chip 11 eine Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Der LED-Chip der LED-Lichtquelle 1 erzeugt nach dem Aktivieren ein Licht, das mit dem grünen Licht durch die Erregung des grünen Fluoreszenzpulvers 131 und dem roten Licht durch die Erregung des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 gemischt wird, wodurch ein weißes Licht erhalten wird. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Um die Kapselungsstruktur 14 weiter zu schützen, wie es in 6 dargestellt ist, ist die Schutzstruktur 15 durch Dispersion auf der oberen Seite 101 des Halters 10 ausgebildet. Die Fläche der Schutzstruktur 15 ist größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches A, um eine Abstützung durch die obere Seite 101 des Halters 10 zu erreichen und zu verhindern, dass die Schutzstruktur 15 zu hart ist und somit die Kapselstruktur 14 beschädigt. Wenn der LED-Chip 11 durch das Drahtbonden befestigt ist, kann die Schutzstruktur 15 auch dispergiert werden, wie es in 2 dargestellt ist. Die übrigen Details sind wie bei dem oben genannten Ausführungsbeispiel.
  • Es wird auf 1 und 7 Bezug genommen. 3 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (2). Hierbei liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält auch Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133, die beide Schwefel enthalten, kann die LED-Lichtquelle 1 eine bessere Farbmischungswirkung besitzen. Hierbei bedeckt die Reflexionsschicht 1021 die Montagefläche 102 nicht vollständig. In diesem Fall ist die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 kontinuierlich und ununterbrochen wie in 7 auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021, der Bonddrähte 17 und des LED-Chips 11 gebildet, wodurch die Vulkanisation des Metallmaterials in dem Halter 10 zuverlässig verhindert wird. Oder die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 liegt zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden, wodurch die Leuchteffizienz der LED-Lichtquelle 1 erhöht wird.
  • Es wird auf 1 und 8 Bezug genommen. 8 zeigt eine Schnittdarstellung der LED-Lichtquelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung (3). Die obere Seite 101 des Halters 10 kann auch stufig ausgebildet sein, um die Schutzstruktur 15 aufzunehmen und zu befestigen, wodurch die Befestigungs- und Stützwirkung erhöht wird, so dass eine Schädigung der Kapselstruktur 14 durch den Druck der Schutzstruktur 15 vermieden wird. Gleichzeitig kann der Dispersionsprozess eine höhere Effizienz besitzen. Hierbei weist die LED-Lichtquelle 1 eine Vielzahl von LED-Chips 11, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des Lichts der blauen und grünen LED-Chips und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann ein weißes Licht erhalten werden. Oder, wie es in 8 dargestellt ist, die LED-Chips 11 beinhalten einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden. Hierbei ist die Oberseite 101 des Halters 10 stufig, um eine Beschädigung der Kapselstruktur 14 durch die Schutzstruktur 15 zu verhindern.
  • Nachfolgend werden die experimentellen Daten von SMTRST (Surface Mount Technology Reflow Soldering Test) mit 260 Grad der LED-Lichtquelle 1 und der herkömmlichen LED gezeigt.
  • Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des zweimaligen SMTRS-Tests für herkömmliche LEDs mit violettem LED-Chip oder blauem LED-Chip. Eine herkömmliche LED 9, wie in 11 gezeigt, weist einen Halter 90 auf. Der schwefelhaltige Leuchtstoff 92 und der blaue oder violette LED-Chip 91 werden von einem Kapselmaterial 93 in dem Halter 90 einkapselt. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass nach SMTRST der Helligkeitsabfall der herkömmlichen LED 9 etwa 20% bis 30% beträgt und die Lichtfarbverschiebung etwa 5 bis 11 BIN (0,005 für jeden BIN) beträgt. Tabelle 1
    Typ des herkömmlichen LED-Chips Helligkeitsabfall nach einmaligem SMTRS Helligkeitsabfall nach zweimaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS
    blauer LED-Chip 73,82% 72,97% -0,0131 -0,0138 -0,0278 -0,0283
    violetter LED-Chip 76,83% 75,26% -0,0197 -0,0211 -0,0541 -0,0582
  • Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der LED-Lichtquelle 1 der vorliegenden Erfindung, die eine Schutzstruktur 15, die aus organischem Silikon besteht und eine Härte von D80 besitzt, und einen blauen oder violetten LED-Chip 11 aufweist. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass nach SMTRST der Helligkeitsabfall der LED-Lichtquelle unter 6% beträgt und die Lichtfarbverschiebung unter 3 BIN (0,005 für jeden BIN) beträgt. Tabelle 2
    Typ des herkömmlichen LED-Chips Helligkeitsabfall nach einmaligem SMTRS Helligkeitsabfall nach zweimaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS
    blauer LED-Chip 99,19% 97,76% -0,0006 -0,0016 -0,001 -0,0028
    violetter LED-Chip 97,53% 96,90% -0,0054 -0,0063 -0,0069 -0,0056
  • Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der LED-Lichtquelle 1 der vorliegenden Erfindung, die eine Schutzstruktur 15, die aus organischem Silikon besteht und eine Härte von D65 besitzt, und einen blauen oder violetten LED-Chip 11 aufweist. Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass nach SMTRST der Helligkeitsabfall der LED-Lichtquelle unter 10% beträgt und die Lichtfarbverschiebung unter 3 BIN (0,005 für jeden BIN) beträgt. Tabelle 3
    Typ des herkömmlichen LED-Chips Helligkeitsabfall nach einmaligem SMTRS Helligkeitsabfall nach zweimaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-x-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach einmaligem SMTRS CIE-y-Abfall der Lichtfarbe nach zweimaligem SMTRS
    blauer LED-Chip 89,04% 85,18% -0,0039 -0,0047 -0,0091 -0,0112
    violetter LED-Chip 96,00% 94,72% -0,0047 -0,0049 -0,0096 -0,0122
  • Aus den obigen experimentellen Ergebnissen ist ersichtlich, dass die LED-Lichtquelle 1 der vorliegenden Erfindung den Helligkeitsabfall der herkömmlichen LED 9 effektiv verbessern kann. Der Helligkeitsabfall wird von 20% -30% auf unter 15% oder sogar auf unter 6% reduziert. Die Verfärbung wird von 5-15 BIN auf 3 BIN, sogar auf unter 2 BIN reduziert.
  • Die folgenden Tabellen zeigen die CIE-x-Farbdifferenz, die CIE-y-Farbdifferenz und den Helligkeitsabfall der LED-Lichtquelle 1 ohne oder mit den lichthomogenisierenden Partikeln 16 mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen (zum Beispiel Al2O3). Da der Lichtemissionswinkel der LED-Lichtquelle 1 ungefähr 130 Grad bis 140 Grad beträgt, kann der maximale Messwinkel bis ± 70 Grad erreicht werden.
  • Tabelle 4 zeigt die CIE-x-Farbdifferenzwerte der Lichtquelle 1, wobei die Schutzstruktur 15 die lichthomogenisierenden Partikel 16 mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen besitzt. Tabelle 5 zeigt die CIE-y-Farbdifferenz der LED-Lichtquelle 1, wobei die Schutzstruktur 15 die lichthomogenisierenden Partikel 16 mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen besitzt. Tabelle 6 zeigt die Helligkeitsabfallwerte der LED-Lichtquelle 1, wobei die Schutzstruktur 15 die lichthomogenisierenden Partikel 16 mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen besitzt. Die CIE-x-Farbdifferenz, die CIE-y-Farbdifferenz und der Helligkeitsabfall der LED-Lichtquelle 1 beziehen sich auf die Unterschiede zwischen dem CIE-x, dem CIE-y und die Helligkeit zwischen der entsprechenden Winkelposition und der 0-Grad-Position. Tabelle 4
    Gewichtsprozentsatz der lichthomogenisierenden Partikel der LED-Lichtquelle -50 GradCIEx-Farbdifferenz 50 GradCIEx-Farbdifferenz -60 GradCIEx-Farbdifferenz 60 GradCIEx-Farbdifferenz -70 GradCIEx-Farbdifferenz 70 GradCIE-x-Farbdifferenz
    0 0,0005 0,0005 0,0009 0,0011 0,0012 0,0014
    5 0,0003 0,0004 0,0003 0,0002 0,0006 -0,0007
    10 0,0003 0,0001 0,0003 0,0000 0,0005 -0,0006
    15 0,0002 0,0003 0,0003 0,0005 0,0004 0,0004
    Tabelle 5
    Gewichtsprozentsatz der lichthomogenisierenden Partikel der LED-Lichtquelle -50 GradCIEy-Farbdifferenz 50 GradCIEy-Farbdifferenz -60 GradCIEy-Farbdifferenz 60 GradCIEy-Farbdifferenz -70 GradCIEy-Farbdifferenz 70 GradCIEy-Farbdifferenz
    0 0,0007 0,0010 0,0013 0,0019 0,0017 0,0025
    5 -0,0003 -0,0002 0,0003 -0,0011 0,0010 -0,0024
    10 0,0006 -0,0001 0,0008 -0,0004 -0,0001 -0,0012
    15 0,0001 0,0004 -0,0003 0,0003 -0,0001 0,0005
    Tabelle 6
    Gewichtsprozentsatz der lichthomogenisierenden Partikel der LED-Lichtquelle 0 Grad Helligkeit (%) -50 Grad Helligkeit (%) 50 Grad Helligkeit (%) -60 Grad Helligkeit (%) 60 Grad Helligkeit (%) -70 Grad Helligkeit (%) 70 Grad Helligkeit (%)
    0 100,00 63,66 61,24 46,94 44,74 29,22 27,39
    5 74,39 43,01 50,66 32,70 39,22 22,11 27,31
    10 69,49 42,26 46,86 31,85 36,28 20,67 24,29
    15 48,87 29,13 33,17 21,48 25,40 13,79 17,33
  • Wie aus den obigen Tabellen zu entnehmen ist, ist die Lichtfarbdifferenz der LED-Lichtquelle 1 umso kleiner, je größer der Gewichtsprozentsatz der lichthomogenisierenden Partikel 16 ist, aber die Helligkeit der LED-Lichtquelle 1 ist umso niedriger. Wenn der Gewichtsprozentsatz der lichthomogenisierenden Partikel 16 der Schutzstruktur 15 zwischen 5% und 15% liegt, können die Anforderungen an Helligkeit und Lichtfarbhomogenität erfüllt werden, wodurch die Lichtemission der LED-Lichtquelle 1 weiter verbessert wird.
  • 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Herstellungsverfahrens für eine LED-Lichtquelle der vorliegenden Erfindung. Wie es in Verbindung mit den 1 bis 8 ersichtlich ist, enthält das Herstellungsverfahren der LED-Lichtquelle folgende Schritte:
    • Zunächst wird ein Halter 10 bereitgestellt. Der Halter 10 weist eine obere Seite 101 auf, die einen lichtemittierenden Bereich A bildet. Die obere Seite 101 des Halters 10 besitzt eine vertiefte Montagefläche 102 (Schritt S01). Der lichtemittierenden Bereich A ist ein umrahmter Bereich der oberen Seite 101 des Halters 10. Anschließend wird auf der Montagefläche 102 eine Reflexionsschicht 1021 gebildet (Schritt S02). Ein LED-Chip 11 ist durch Flip-Chip-Montage oder durch zwei Bonddrähte 17 auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet (Schritt S03). Die Reflexionsschicht 1021 kann die Montagefläche 102 vollständig oder je nach Bedarf nur einen Teil der Montagefläche 102 bedecken. Die Reflexionsschicht 1021 kann vor oder nach der Befestigung des LED-Chips 11 ausgebildet werden.
  • Der LED-Chip 11 kann durch Flip-Chip-Montage oder durch zwei Bonddrähte 17 auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet sein. Wenn der LED-Chip 11 durch Flip-Chip-Montage angeordnet ist, liegt die Härte der Kapselstruktur 14 vorzugsweise zwischen D40-D60, damit die Kapselstruktur 14 die Lichtanregungsstruktur 13 und den LED-Chip zuverlässig schützen kann. Wenn der LED-Chip 11 durch die Bonddrähte 17 angeordnet ist, liegt die Härte der Kapselstruktur 14 vorzugsweise zwischen D20-D40. Der Halter 10 kann aus transparentem Material hergestellt werden, damit die LED-Lichtquelle 1 eine multidirektionale Lichtemission erreicht.
  • Danach wird ein niedrig viskoses, hochflüchtiges Anti-Vulkanisationslösungsmittel auf die Montagefläche 102 des Halters 10 gefüllt, so dass das Anti-Vulkanisationslösungsmittel vollständig alle Metallmaterialien auf der Montagefläche 102 bedeckt (Schritt S04). Dann wird das Anti-Vulkanisationslösungsmittel stehen gelassen oder erhitzt, wodurch es verflüchtigt wird und eine Anti-Vulkanisationsstruktur 12 bildet. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 ist eine kontinuierliche und ununterbrochene Dünnschicht (Schritt S05). Vorzugsweise ist das Anti-Vulkanisationslösungsmittel ein Silikon-Lösungsmittel. Der Silikongehalt beträgt etwa 2% bis 3%. Der Rest ist Lösungsmittel. Das Lösungsmittel kann Ethylacetat und weniger als 0,2% Toluol sein, so dass das Anti-Vulkanisationslösungsmittel eine niedrige Viskosität und eine hohe Flüchtigkeit besitzt. Die nach dem Verflüchtigen ausgebildete Anti-Vulkanisationsstruktur 12 besitzt vorzugsweise eine Härte zwischen D70-D100. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit ist niedriger als 10g/(m2·24h), Die Sauerstoffdurchlässigkeit ist niedriger als 500cm3/ (m2·24h·atm). Wenn das Anti-Vulkanisationslösungsmittel erhitzt und somit verflüchtigt wird, ist die Heiztemperatur niedriger als 150 °C, um eine zu hohe Heiztemperatur zu vermeiden, so dass das Gas nicht verflüchtigt und gehärtet wird, was zur Erzeugung von Blasen oder Brüchen der Anit-Vulkanisationsstruktur 12 führen kann. Wenn der LED-Chip 11 durch die Bonddrähte 17 angeordnet ist, kann eine zu große Dicke der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 dazu führen, dass die Bonddrähte 17 aufgrund thermischer Expansion und Kontraktionsspannung beschädigt werden. Die Dicke der Anti-Vulkanisationsstruktur 12 liegt vorzugsweise zwischen 2µm und 10µm.
  • Danach wird eine Lichtanregungsstruktur 13 bereitgestellt. Die Lichtanregungsstruktur 13 beinhaltet mindestens ein fluoreszierendes Pulver, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält. Die Lichtanregungsstruktur 13 ist in dem Halter 10 angeordnet (Schritt S06). Die Kapselstruktur 14 kapselt die Lichtanregungsstruktur 13 und den LED-Chip 11 ein. Die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 isoliert alle Metallmaterialien auf der Montagefläche 102, damit sie mit der Kapselstruktur 14 nicht direkt in Kontakt stehen. Die Kapselstruktur 14 ist durch organisches Silizium gebildet und enthält einen Platinkatalysator (Schritt S07). Schließlich wird eine Schutzstruktur 15 durch Dispersion auf dem Halter 10 angeordnet und bedeckt die Kapselstruktur 14. Die Kapselstruktur 14 hat eine Härte, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur 15 ist (Schritt S08). Die Schutzstruktur 15 ist vorzugsweise aus organischem Silikon hergestellt, um die Verbindung mit der Kapselstruktur 14 zu erleichtern und den Einfluss der Heterostruktur auf die Lichtemission der LED-Lichtquelle 1 zu vermeiden. Die Härte der Schutzstruktur 15 liegt vorzugsweise zwischen D60 und D80, um eine hohe Dichte und eine hohe Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu besitzen. Die strukturellen Merkmale und detaillierten technischen Merkmale der LED-Lichtquelle 1, die durch die vorhergehenden Schritte hergestellt sind, sind in den 1 bis 8 dargestellt. Um die Schutzstruktur 15 effektiv zu stützen, damit sie die Kapselstruktur 14 mit kleinerer Härte nicht beschädigt, ist die Schutzstruktur 15 durch Dispersion auf der oberen Seite 101 des Halters 10 ausgebildet, wobei die Fläche der Schutzstruktur 15 größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches A ist (1, 3, 4, 6 und 7). Die obere Seite 101 des Halters 10 kann auch stufig ausgebildet sein (5 und 8).
  • Die LED-Lichtquelle 1 weist weiter eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln 16 auf, die gleichmäßig in der Schutzstruktur 15 verteilt sind. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 sind aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt. Durch die lichthomogenisierenden Partikel 16 kann die Homogenität der Lichtfarbe erhöht werden. Vorzugsweise liegt der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 an der Schutzstruktur 15 in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15%, um zu vermeiden, dass der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu niedrig ist und sich die Lichtfarbe zu stark ändert oder der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel 16 zu hoch ist und die Helligkeit zu stark reduziert wird. Die Messergebnisse der LED-Lichtquelle mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen der lichthomogenisierenden Partikel 16 sind in den obigen Tabellen gezeigt.
  • Die LED-Lichtquelle kann durch verschiedene Weisen der Lichtfarbmischung ein weißes Licht erzeugen. In 2 oder 6 liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Der LED-Chip der LED-Lichtquelle 1 erzeugt nach dem Antrieb ein Licht, das mit dem grünen Licht durch die Erregung des grünen Fluoreszenzpulvers 131 und dem roten Licht durch die Erregung des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 gemischt wird, wodurch ein weißes Licht erhalten wird. In 3 oder 7 liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält auch Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133, die beide Schwefel enthalten, kann die LED-Lichtquelle 1 eine bessere Farbmischungswirkung besitzen. In 4 liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden, wodurch die Leuchteffizienz der LED-Lichtquelle 1 erhöht wird.
  • Wie in 4 kann eine Vielzahl von LED-Chips 11 vorgesehen sein, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des Lichts der LED-Chips und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann ein weißes Licht erhalten werden. In den 5 und 8 beinhalten die LED-Chips 11 einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden. Die anderen geeigneten Materialien für das grüne Fluoreszenzpulver 131, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 sind in Zusammenhang mit den obengenannten Ausführungsbeispielen bereits beschrieben worden.
  • Das experimentelle Vergleichsergebnis der LED-Lichtquelle 1, die durch das vorstehend beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt ist, mit einer herkömmlichen LED 9 ist in den vorherigen Tabellen 1 bis 3 gezeigt, wobei die LED-Lichtquelle 1 tatsächlich die Probleme mit dem Abfall der Helligkeit und der Lichtfarbe der LED nach dem SMTRST-Prozess lösen kann. Auf der anderen Seite sind nach dem Hinzufügen der lichthomogenisierenden Partikel 16 mit unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen die bei jedem Winkel gemessenen Lichtfarbwerte, Helligkeitswerte und die Lichtfarbhomogenität in den obigen Tabellen 4 bis 6 gezeigt und mit den entsprechenden Inhalten bezeichnet. Durch die lichthomogenisierenden Partikel 16 kann die Gleichmäßigkeit ihrer Lichtfarbverteilung wirksam verbessert werden.
  • 10 zeigt ein Direct-Lit-Display. Wie es in Verbindung mit den 1 bis 8 ersichtlich ist, umfasst das Direct-Lit-Display 2 ein Anzeigemodul 20 und ein Hintergrundlichtmodul 21. Das Hintergrundlichtmodul 21 befindet sich an einer Seite des Anzeigemoduls 20 und beinhaltet eine Schaltungsplatte 211 und eine Vielzahl von den oben genannten erfindungsgemäßen LED-Lichtquellen 1. Die LED-Lichtquellen 1 sind auf der Schaltungsplatte 211 angeordnet und weisen jeweils einen Halter 10, mindestens einen LED-Chip 11, eine Anti-Vulkanisationsstruktur 12, eine Lichtanregungsstruktur 13, eine Kapselstruktur 14 und eine Schutzstruktur 15 auf. Der Aufbau der LED-Lichtquelle 1 wurde bereits beschrieben und wird daher nicht wiederholt. Der LED-Chip 11 kann durch Flip-Chip-Montage oder zwei Bonddrähte 17 auf der Bodenfläche der Montagefläche 102 angeordnet sein. Wenn der LED-Chip 11 durch die Flip-Chip-Montage angeordnet ist, wird die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021 und des LED-Chips 11 gebildet. Wenn der LED-Chip 11 durch die Bonddrähte 17 angeordnet ist, wird die Anti-Vulkanisationsstruktur 12 kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht 1021, der Bonddrähte 17 und des LED-Chips 11 ausgebildet. Dadurch können die Metallmaterialien im Halter 10 vor Schwefel geschützt werden, um eine Vulkanisation zu vermeiden.
  • Wenn die Lichtfarbe der Leuchtdioden des Direct-Lit-Chips zu stark schwankt, ist ein zusätzliches optisches Element wie eine Linse erforderlich, um das erforderliche Licht zu erhalten. Dadurch werden die Kosten erhöht und zudem wird die Montage erschwert. Die Leuchtdiode kann aufgrund des sekundären optischen Vergrößerungseffekts der Linse einen gelben Lichtring erzeugen. Oder die Leuchtdioden werden dicht gereiht, um die Schwankung der Lichtfarbe zu vermeiden. Dies kann jedoch zu einer Ungleichmäßigkeit der Heiligkeit führen. Bei den oben genannten Ausführungsbeispielen der LED-Lichtquellen 1 wird die Lichtanregungsstruktur mit Schwefel, Blei oder Phosphor der LED-Lichtquelle perfekt eingekapselt, wodurch die durch Schwefel an den Metallmaterialien in dem Halter 10 verursachte Vulkanisation vermieden wird. Das Problem der Kapselstruktur 14 mit einer nicht ausreichenden Härte durch das Katalysatorgift kann durch die Schutzstruktur 15 gelöst werden, wodurch die Lichtfarbwiedergabe und die Lichtemissionseffizienz der LED-Lichtquelle 1 erheblich erhöht werden. Bei der Anwendung auf das Direct-Lit-Display 2 kann die Anzahl der LED-Lichtquellen 1 durch deren ausgezeichnete Lichtemission erheblich verkleinert werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden. Gleichzeitig kann das Phänomen unterschiedlicher Farben reduziert werden und das Direct-Lit-Display 2 kann somit einen höheren Bildkontrast aufweisen, so dass das Problem einer ungleichmäßigen Farbe in einer einzelnen Zone vermieden wird.
  • Die LED-Lichtquelle 1 weist weiter eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln 16, die gleichmäßig in der Schutzstruktur 15 verteilt sind, auf. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 sind aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt. Die lichthomogenisierenden Partikel 16 können die Gleichmäßigkeit der Lichtfarbverteilung der LED-Lichtquelle erhöhen. Dadurch kann das Direct-Lit-Display 2 eine bessere Lichtfarbverteilung besitzen. Die Testergebnisse der Lichtfarbe und der Helligkeit nach dem Hinzufügen der lichthomogenisierenden Partikel 16 sind in den Tabellen 4 bis 6 für das erste Ausführungsbeispiel gezeigt.
  • Die Merkmale des Direct-Lit-Displays 2 sind wie oben beschrieben. Die Schutzstruktur 15 ist vorzugsweise aus organischem Silikon hergestellt, um die Verbindung mit der Kapselstruktur 14 zu erleichtern und den Einfluss der Heterostruktur auf die Lichtemission der LED-Lichtquelle 1 zu vermeiden. Die Härte der Schutzstruktur 15 liegt vorzugsweise zwischen D60 und D80, um eine hohe Dichte und eine hohe Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit und Sauerstoff zu besitzen. Der Halter 10 kann aus transparentem Material hergestellt werden, damit die LED-Lichtquelle 1 eine multidirektionale Lichtemission erreicht. Um die Schutzstruktur 15 effektiv zu stützen, damit sie die Kapselstruktur 14 mit kleinerer Härte nicht beschädigt, ist die Schutzstruktur 15 durch Dispersion auf der oberen Seite 101 des Halters 10 ausgebildet, wobei die Fläche der Schutzstruktur 15 größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches A ist. Die obere Seite 101 des Halters 10 kann auch stufig ausgebildet sein, um die Schutzstruktur 15 aufzunehmen. Wenn der LED-Chip 11 durch Flip-Chip-Montage angeordnet ist, liegt die Härte der Kapselstruktur 14 vorzugsweise zwischen D40-D60. Wenn der LED-Chip 11 durch Bonddrähte 17 angeordnet ist, liegt die Härte der Kapselstruktur 14 vorzugsweise zwischen D20-D40. Die übrigen Merkmale sind wie oben beschrieben.
  • In 2 oder 5 liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 der LED-Lichtquelle 1 des Direct-Lit-Displays 2 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Der LED-Chip der LED-Lichtquelle 1 erzeugt nach dem Antrieb ein Licht, das mit dem grünen Licht durch die Erregung des grünen Fluoreszenzpulvers 131 und dem roten Licht durch die Erregung des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 gemischt wird, wodurch ein weißes Licht erhalten wird. In 3 oder 7 liegt die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält auch Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch das grüne Fluoreszenzpulver 131 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133, die beide Schwefel enthalten, kann die LED-Lichtquelle 1 eine bessere Farbmischungswirkung besitzen. Oder die Lichtwellenlänge des LED-Chips 11 liegt zwischen 400nm und 460nm. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein grünes Fluoreszenzpulver 131, ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das grüne Fluoreszenzpulver 131 enthält Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des grünen Fluoreszenzpulvers 131 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 40nm-60nm. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden, wodurch die Leuchteffizienz der LED-Lichtquelle 1 erhöht wird.
  • Wie in 4 kann eine Vielzahl von LED-Chips 11 vorgesehen sein, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des Lichts der LED-Chips und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann ein weißes Licht erhalten werden. In den 5 und 8 beinhalten die LED-Chips 11 einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip. Die Lichtanregungsstruktur 13 besitzt ein erstes rotes Fluoreszenzpulver 132 und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver 133. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 enthält kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 enthält Schwefel. Das erste rote Fluoreszenzpulver 132 besteht aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+, wobei T Li, Na, K oder Rb sein kann, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti sein kann, und wobei M Ca, Sr oder Ba sein kann. Das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 besteht aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt. Die spektrale Halbwellenbreite des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 liegt im Bereich von etwa 2nm-7nm oder 75nm-95nm. Die spektrale Halbwellenbreite des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 liegt im Bereich von etwa 20nm-40nm oder 55nm-75nm. Durch Mischen des ersten roten Fluoreszenzpulvers 132 ohne Schwefel und des zweiten roten Fluoreszenzpulvers 133 mit Schwefel kann die Lichtfarbwiedergabe der LED-Lichtquelle 1 erhöht und in einigen Anwendungen sogar das rote Nachbild reduziert werden. Die anderen geeigneten Materialien für das grüne Fluoreszenzpulver 131, das erste rote Fluoreszenzpulver 132 und das zweite rote Fluoreszenzpulver 133 sind in den obengenannten Ausführungsbeispielen der LED-Lichtquelle 1 bereits beschrieben.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung Fluoreszenzpulver mit Schwefel, Blei oder Phosphor perfekt einkapseln kann. Die Anti-Vulkanisationsstruktur ist kontinuierlich und ununterbrochen und kann eine Vulkanisation der Metallmaterialien verhindern. Obwohl die Kapselstruktur durch das Katalysatorgift den LED-Chip und die Lichtanregungsstruktur nicht perfekt schützen, kann das Problem durch die Schutzstruktur gelöst werden. Die Schutzstruktur kann die Lichtanregungsstruktur und den LED-Chip vor Feuchtigkeit und Sauerstoff schützen, wenn die Kapselstruktur eine niedrigere Härte hat. Dadurch werden die Lichtfarbe und der Wirkungsgrad der Lichtemission der LED-Lichtquelle erheblich erhöht. Bei der Anwendung der LED-Lichtquelle auf ein Direct-Lit-Display können die Anzahl der LED-Lichtquellen und somit die Herstellungskosten erheblich reduziert werden. Gleichzeitig wird die Lichtqualität erhöht.

Claims (24)

  1. LED-Lichtquelle, mit einem Halter (10), der eine obere Seite (101) aufweist, die einen lichtemittierenden Bereich (A) bildet, wobei die obere Seite (101) des Halters (10) eine vertiefte Montagefläche (102) besitzt, auf der eine Reflexionsschicht (1021) gebildet ist, mindestens einem LED-Chip (11), der durch eine Flip-Chip-Montage auf einer Bodenfläche der Montagefläche (102) angeordnet ist, einer Anti-Vulkanisationsstruktur (12), die kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht (1021) und des LED-Chips (11) ausgebildet ist, einer Lichtanregungsstruktur (13), die mindestens ein fluoreszierendes Pulver besitzt, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält und in dem Halter (10) angeordnet ist, einer Kapselstruktur (14), die in dem Halter (10) angeordnet ist und zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur (13) und des LED-Chips (11) in dem Halter (10) dient, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur (12) die Reflexionsschicht (1021) und den LED-Chip (11) isoliert, damit sie mit der Kapselstruktur (14) nicht direkt in Kontakt stehen, wobei die Kapselstruktur (14) durch organisches Silizium gebildet ist und einen Platinkatalysator enthält, und einer Schutzstruktur (15), die durch Dispersion auf dem Halter (10) angeordnet ist und die Kapselstruktur (14) bedeckt, wobei die Kapselstruktur (14) eine Härte hat, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur (15) ist.
  2. LED-Lichtquelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln (16), die gleichmäßig in der Schutzstruktur (15) verteilt und aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt sind.
  3. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel (16) an der Schutzstruktur (15) in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15% liegt.
  4. LED-Lichtquelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) aus organischem Silikon hergestellt ist.
  5. LED-Lichtquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselstruktur (14) eine Härte von D40 bis D60 hat.
  6. LED-Lichtquelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) eine Härte von D60 bis D80 hat.
  7. LED-Lichtquelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) aus transparentem Material hergestellt ist.
  8. LED-Lichtquelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) durch Dispersion auf der oberen Seite (101) des Halters (10) gebildet ist, wobei die Fläche der Schutzstruktur (15) größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches (A) ist.
  9. LED-Lichtquelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (101) des Halters (10) stufig ist.
  10. LED-Lichtquelle, mit einem Halter (10), der eine obere Seite (101) aufweist, die einen lichtemittierenden Bereich (A) bildet, wobei die obere Seite (101) des Halters (10) eine vertiefte Montagefläche (102) besitzt, auf der eine Reflexionsschicht (1021) ausgebildet ist, mindestens einem LED-Chip (11), der durch zwei Bonddrähte (17) auf einer Bodenfläche der Montagefläche (102) angeordnet ist, einer Anti-Vulkanisationsstruktur (12), die kontinuierlich und ununterbrochen auf der Oberfläche der Reflexionsschicht (1021), der Bonddrähte (17) und des LED-Chips (11) ausgebildet ist, einer Lichtanregungsstruktur (13), die mindestens ein fluoreszierendes Pulver besitzt, das Schwefel, Blei oder Phosphor enthält und in dem Halter (10) angeordnet ist, einer Kapselstruktur (14), die in dem Halter (10) angeordnet ist und zum Einkapseln der Lichtanregungsstruktur (13) und des LED-Chips (11) in dem Halter (10) dient, wobei die Anti-Vulkanisationsstruktur (12) die Reflexionsschicht (1021), die Bonddrähte (17) und den LED-Chip (11) isoliert, damit sie mit der Kapselstruktur (14) nicht direkt in Kontakt stehen, wobei die Kapselstruktur (14) durch organisches Silizium gebildet ist und einen Platinkatalysator enthält, und einer Schutzstruktur (15), die durch Dispersion auf dem Halter (10) angeordnet ist und die Kapselstruktur (14) bedeckt, wobei die Kapselstruktur (14) eine Härte hat, die kleiner als die Härte der Schutzstruktur (15) ist.
  11. LED-Lichtquelle nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von lichthomogenisierenden Partikeln (16), die gleichmäßig in der Schutzstruktur (15) verteilt und aus SiO2, BN, Al2O3 oder TiO2 oder Kombinationen davon hergestellt sind.
  12. LED-Lichtquelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil der lichthomogenisierenden Partikel (16) an der Schutzstruktur (15) in Gewichtsprozent zwischen 5% und 15% liegt.
  13. LED-Lichtquelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) aus organischem Silikon hergestellt ist.
  14. LED-Lichtquelle nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapselstruktur (14) eine Härte von D40 bis D60 hat.
  15. LED-Lichtquelle nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) eine Härte von D60 bis D80 hat.
  16. LED-Lichtquelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Anti-Vulkanisationsstruktur (12) zwischen 2µm und 10µm liegt.
  17. LED-Lichtquelle nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Halter (10) aus transparentem Material hergestellt ist.
  18. LED-Lichtquelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzstruktur (15) durch Dispersion auf der oberen Seite (101) des Halters (10) ausgebildet ist, wobei die Fläche der Schutzstruktur (15) größer als die Fläche des lichtemittierenden Bereiches (A) ist.
  19. LED-Lichtquelle nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite (101) des Halters (10) stufig ist.
  20. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenlänge des LED-Chips (11) zwischen 400nm und 460nm liegt, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) ein grünes Fluoreszenzpulver (131) und ein erstes rotes Fluoreszenzpulver (132) besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver (131) Schwefel und das erste rote Fluoreszenzpulver (132) keinen Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver (132) aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb ist, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti ist, und wobei M Ca, Sr oder Ba ist.
  21. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenlänge des LED-Chips (11) zwischen 400nm und 460nm liegt, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) ein grünes Fluoreszenzpulver (131) und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver (133) besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver (131) Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) auch Schwefel enthält, wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht.
  22. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtwellenlänge des LED-Chips (11) der LED-Lichtquelle (1) zwischen 400nm und 460nm liegt, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) ein grünes Fluoreszenzpulver (131), ein erstes rotes Fluoreszenzpulver (132) und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver (133) besitzt, wobei das grüne Fluoreszenzpulver (131) Schwefel, das erste rote Fluoreszenzpulver (132) keinen Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver (132) aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb ist, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti ist, wobei M Ca, Sr oder Ba ist, und wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht.
  23. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von LED-Chips (11) vorgesehen ist, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) ein zweites rotes Fluoreszenzpulver (133) besitzt, wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) Schwefel enthält, und wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht.
  24. LED-Lichtquelle nach Anspruch 2 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von LED-Chips (11) vorgesehen ist, die einen Chip mit einer Lichtwellenlänge zwischen 400nm und 460nm und einen grünen Chip beinhaltet, wobei die Lichtanregungsstruktur (13) ein erstes rotes Fluoreszenzpulver (132) und ein zweites rotes Fluoreszenzpulver (133) besitzt, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver (132) kein Schwefel und das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) Schwefel enthält, wobei das erste rote Fluoreszenzpulver (132) aus T2XF6:Mn4+ oder M2Si5N8:Eu2+ oder CaAlSiN3:Eu2+ besteht, wobei T Li, Na, K oder Rb ist, wobei X Ge, Si, Sn, Zr oder Ti ist, wobei M Ca, Sr oder Ba ist, und wobei das zweite rote Fluoreszenzpulver (133) aus CaS:Eu2+, SrS:Eu2+ oder Ba2ZnS3:Mn2+ oder einem roten Quantenpunkt besteht.
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